基于APDL语言的柔性铰链机构参数化实体建模

柔性铰链机构是一种新型的微位移机构，具有无机械摩擦、无间隙、无热源、运动连续、不需润滑及分辨率高等优点，因而在许多领域得到了广泛应用。为了分析柔性铰链机构的输出位移，采用大型通用有限元分析软件ANSYS进行参数化有限元分析，APDL语言(ANSYS Parameter Design Language)是ANSYS软件提供的参数化程序设计语言，采用该语言可以分别地建立柔性铰链机构的几何实体模型。文章首先介绍了参数化编程语言APDL，再提出了用该语言进行编程实现参数化实体建模的一种方法，最后，以单平行四杆柔性铰链机构为例证明这是一种方便、快速的实体建模方法。     

基于柔性铰链的微位移机构设计

针对传统机械式微位移机构无法达到很高的定位精度,设计了一种用于实现精密定位的压电陶瓷驱动的微位移机构.给出了该机构柔性铰链的设计参数,并计算了铰链材料的强度.利用有限元分析软件ANSYS对微位移机构进行结构静力分析,分析了理论计算与实际机构之间存在的误差,结果表明,所设计的柔性铰链参数是正确的.     

基于有限元的柔性铰链微位移放大机构设计

设计了基于有限元的柔性铰链微位移放大机构.给出放大机构的微位移损失与所加负载的关系,利用ANSYS软件对3种不同类型柔性铰链组成的放大机构进行了建模和有限元分析,验证了不同类型柔性铰链组成放大机构的变形和应变情况.     

等效梁法及其在柔性铰链机构中的应用

文章讨论了等效梁法的基本原理，然后以双平行四杆柔性铰链机构为例分析其位移性能；采用该方法进行有限元建模，一个柔性铰链由4个梁单元组成，因而，整个柔性铰链机构的单元数很少。分析结果表明：等效梁法仿真效率高，且有很高的精度。这一点对于仿真分析复杂的柔性铰链机构非常重要。     

基于复合直梁型柔性铰链的导轨直线度测量研究

刚度是影响柔性铰链机械性能的重要参数指标,建立复合型柔性铰链拉伸刚度模型,在不同参数、不同尺寸条件下计算其解析解,通过ANSYS Workbench对其进行静力学仿真,分析各个结构参数对其刚度的影响,同时得出该种复合柔性铰链在同等尺寸及力的作用下比传统双边平行铰链有较大的输出位移。在解析解与仿真结果误差较小的情况下,设计出一种参数最优化的复合柔性铰链并搭建了测量平台,对滚珠丝杆驱动的导轨进行了直线度误差测量,将其结果和激光干涉仪测量结果对比,验证了基于该柔性铰链搭建的测量平台满足直线度的测量需求。     

微夹持机构中椭圆弧柔性铰链的模糊优化设计

以增大椭圆弧柔性铰链的偏转角αz为目标,通过模糊优化设计,结合ANSYS仿真,研究微夹持机构中柔性铰链的优化问题.建立柔性铰链的参数优化模型,采用MATLAB对铰链的最小厚度t、长半轴a、短半轴b和力矩Mz进行优化,并通过ANSYS仿真进行检验.结果证明:优化后的柔性铰链偏转角大小与有限元仿真结果的相对误差为5.39％,比较吻合,说明了优化设计方法的正确性.     

精密定位用螺杆式压电位移执行器研究

为了掌握柔性铰链、螺杆滑轨、夹持力机构的相互关系,基于惯性黏滑位移原理,制作一种螺杆旋转步进驱动的压电位移执行器。采用有限元仿真计算对柔性铰链及夹持机构进行设计分析。施加单向锯齿波信号,在频率低于500 Hz时,该执行器位移输出速率稳定;前进、后退速率随频率和电压增大而线性增大,500 Hz/48 V下,前进、后退速率分别为11.51 μm/s和7.98 μm/s,平均步长分别为23 nm和16 nm;长行程往复循环运动时,前进、后退速率相对误差分别为12.85%、4.21%,具有良好的位移稳定性。     

柔性铰链机构与驱动器的耦合特性及精度分析

介绍了一种二维微位移工作台系统的工作原理，结合该工作台建立了柔性铰链机构与驱动器的机电耦合模型，利用卷积积分求出了其耦合响应，并分析了影响工作台定位精度的主要因素，为在柔性铰链机构及其控制系统设计中提高系统响应速度和精度提供了理论依据。     

一种基于柔性铰链微旋转平台设计与仿真

针对微/纳精密操作定位精度需求,采用压电驱动方法,设计一种基于柔性铰链的新型微旋转平台。设计一个直角柔性铰链一级放大机构对机构的输入位移进行放大;并对放大倍数和旋转角度进行了理论分析;比较该微旋转定位平台输出位移理论值和ANSYS有限元仿真值,理论值和仿真值基本吻合;对微旋转定位平台的柔性铰链应力变形进行了验证,在满足其输出位移情况下,材料的力学性能符合设计要求。     

基于超声波电机的三维微动平台的设计

为了适应航空环境中低电压和轻重量的要求,设计了一种基于柔性铰链微位移缩小机构的微动平台。微动平台由超声波电机作为驱动元件,利用杠杆原理,经由柔顺机构输出缩小位移,从而实现机器人末端手臂的微位姿调整。对微位移缩小机构缩小倍数与运动学做了理论分析,并对柔性铰链位移和最大应力进行了有限元分析,实验证明该微动平台可以实现预期的运动。     

单平行四杆柔性铰链机构的输出位移和耦合误差分析

本文建立了单平行四杆柔性铰链机构的输出位移和耦合误差的公式,并用有限元法分析在其主要参数对输出位移和耦合误差的不同影响,指出耦合误差的存在对纳米级工作台的定位精度和分辨率有较大的影响。     

3自由度混合柔性铰链微定位平台的设计与分析

为了提高3自由度并联微定位平台的性能,研究了一种新型的混合柔性铰链微定位平台,它由正圆柔性铰链和直角柔性铰链组成。根据正圆柔性铰链和直角柔性铰链的不同特性,设计出了新型的混合柔性铰链微定位平台。先建立传统的3-RRR柔性铰链微定位平台和新型的混合柔性铰链微定位平台模型。再通过有限元分析软件,比较了新型混合柔性铰链微定位平台和传统的3-RRR柔性铰链微定位平台的柔度和灵敏性。结果表明,混合型柔性铰链微定位平台较传统的3-RRR柔性铰链微定位平台有更好的性能。     

基于正交试验的柔性微夹持器参数权重分析

针对柔性微夹持器中柔性铰链在工作中受到交变应力作用导致屈曲的问题,以圆形切口柔性铰链为例,对其施加载荷后进行受力分析,推导出临界力的计算公式。通过Ansys Workbench17.0对铰链进行有限元屈曲分析,取第一阶屈曲模态,与利用推导公式得到的临界力进行对比,误差为0.23%,验证了公式的准确性。引入正交试验设计,找出影响临界力的可控因子和噪声因子并对其进行正交试验设计。采用权重分析法,定量分析参数对临界力的影响程度。研究结果表明各个参数对临界力变化的作用所占的权重不一样,为铰链设计提供了理论基础。     

柔性铰链设计与CAE验证

柔性铰链设计依赖于预期使用要求、塑料材料及注射加工过程,为此探讨了完全弹性、完全塑性、弹塑性柔性铰链几何设计的理论公式,分析了注射加工对柔性铰链弯曲寿命的影响。通过实际案例,采用模流分析软件预测了注射加工中不同模具设计对柔性铰链弯曲寿命的影响。     

GMM微泵柔性铰链输出薄膜的结构设计与优化

由于超磁致伸缩高频微泵的普通输出杆与泵腔内壁频繁摩擦产生的损耗,影响泵腔的密封性,从而导致油液泄漏。为解决这一问题,提出一种复合型柔性铰链薄膜取代普通输出杆,并对各种柔性铰链薄膜进行有限元建模及分析,由仿真结果和理论分析得出:该复合型柔性铰链薄膜转动能力强,回转精度高,结构尺寸小,运动灵敏度高,从而减小柔性铰链薄膜与泵腔内壁的摩擦,为以后GMM微泵的设计提供理论基础。     

新型活塞异形销孔加工方法的研究

简述了采用活塞异形销孔的必要性及其结构特点。提出一种新型活塞异形销孔数控加工方法，该方法采用一个基于压电陶瓷驱动的柔性铰链放大机构来实现镗刀的径向微位移。进行了异形孔加工过程中刀具运动特性分析，给出了柔性铰链刚度参数的设计方法，并进行了有限元分析。结果表明该方法适于异形孔的精密加工。     

精密微动导轨的设计与研究

通过对能够获得较小位移,具有较高的定位精度和重复精度的弹性导轨及柔性铰链进行结构和运动特性分析,尤其对不同结构的弹性片簧导轨受力和运动特性进行分析,得到了不同结构的刚度表达式,以获得既经济又有较高的分辨率的微动系统,这对于实际应用具有重要意义。